单片机课程设计电子音调发生器.doc

单片机课程设计报告
电子音调发生器

学院电子信息工程学院

题目

电子音调发生器

设计的任务及规定

运用JD51开发板上的按键S1~S4和蜂鸣器设计电子音调发生器，规定：
（1）运用JD51开发板上的按键S1~S4进行音调选择，即按下不同的开关产生不同的音调，依次按动S1~S4及组合按键，蜂鸣器发出1234567i八个音调；并在数码管上显示。
（2）编写2支歌曲，并可进行选择播放。
三、工作原理及设计思绪

工作原理：
音节由不同频率的方波产生，音节与频率的关系通过查表可得。要产生音频方波，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。
运用计时器计时此半周期时间，每当计时到后就将输出方波的I/O反相，然后反复计时此半周期时间再对I/O反相，就可在I/O脚得到此频率的方波。
在JD51单片机上，产生方波的I/O脚选用P2.4，通过跳线选择器将单片机的P2.4与蜂鸣器的驱动电路相连。这样P2.4输出不同频率的方波，蜂鸣器便会发出不同的声音。此外，音乐的节拍是由延时实现的，假如1拍为0.4秒，1/4拍是0.1秒。只要设定延时时间，就可求得节拍的时间。延时作为基本延时时间，节拍值只能是它的整数倍。
每个音节相应的定期器初值X可按下法计算：
（1/2）*(1/f)=(12/fosc)*(256-x)
即x=256-(fosc/24f)
其中f:音调频率，当晶振fosc=11.0592MHz时，音节“1”相应的定期器初值为x,则可得x=63777D=F921H其它的可同样求得。
表1
音调
频率（Hz）
X(HEX)1262F9212294F9E13330FA8C4349FAD85392FB686440FBE97494FC5Bi523FC8F设计思绪

1.总体框图

矩阵
键
控制

89C51
单片机
数码管显示电路

声音输出电路

按键重播控制

音乐播放控制

硬件图

2.蜂鸣电路
模块由蜂鸣器驱动电路和89C51组成。选择一只压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器工作时约需要100MA驱动电流。当89C51输出为低电平时蜂鸣器产生蜂鸣音，89C51输出为高电平时，蜂鸣器不发声。
四、软件设计流程及描述
根据要实现的功能，流程图如下：
熟悉定期器和键盘扫描电路的工作原理及编程方法。
开始
系统初始化
判断按键
判断按键

电子音调
液晶显示
播放音调
播放音乐

功能选择

音乐

1．程序设计描述
电子音调重要的工作是将按键的信息读取，然后根据按键的数字，用定期器输出相相应的频率，实现音调的发生。
程序重要为5部分，按键扫描、中断计时、数码显示、音乐播放、主程序，他们分别执行不同的功能。
2.各部分功能介绍

（1）按键读取程序
键盘键值读取程序涉及键盘扫描、消除抖动、键译码等内容。按键的辨认重要有两种方法：行反转法和行扫描法。由于键盘为机械开关，容易引入抖动。为了消除抖动干扰，在程序中要加入消除抖动的部分。

（2）中断计时
中断部分，中断定期器1重要负责输出不同频率的方波，产生声音，中断定期器1重要是计时按键时间及按键间隔时间的功能，在播放音乐的时候，还担任着播放音乐的节拍的任务。

（3）音乐播放
音乐播放部分重要是播放音乐，实现按键重播和播放程序里面的音乐的功能。

（4）主程序
主程序重要是随时发出按键的声音功能，并且通过不同P口的扫描，判断是否是播放按键声音还是播放音乐，还是继续发出按键声音。

五、proteus仿真设计及描述

按键S1：数码管显示1，同时能听到蜂鸣器响音调1

按键S2：数码管显示2，同时能听到蜂鸣器响音调2

按键S3：数码管显示3，同时能听到蜂鸣器响音调3

按键S4：数码管显示4，同时能听到蜂鸣器响音调4

由于音调5,6,7，i以及音乐都是由两个按键控制的，所以在仿真时不能实现。

实际效果图

音调1：

音调2

音调5

音调6

六、汇编源程序代码
/*SB11音SB22音SB33音SB44音SB1SB25音SB2SB36音SB3SB47音SB1SB4i音SB1SB3第一首歌SB2SB4第二首歌*/
ORG0000H
LJMPKEYP0;跳至KEYP0程序
KEYP0:MOVR0,#00H;数据首地址
CLRTR0;TR0置零，定期未开始
SETBP2.4;关蜂鸣器
SETBP2.3;关数码管
W:MOVR0,P3;扫描按键输入
CJNER0,#0FFH,KEYPO1;有输入时跳转（R0≠0FFH时跳至KEYP01程序）
JMPW;无输入时继续扫描
KEYPO1:CJNER0,#0FBH,KEYPO2;输入1音,非1音跳